LTE信令流程学习总结(一)

LTE信令流程学习总结(一)
LTE信令流程学习总结(一)

信令流程学习总结(一)

------------Attach和Detach信令流程

(一)作用

Attach过程完成UE在网络的注册,完成核心网(EPC)对该UE默认承载的建立;

Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除。

(二)说明

LTE中,Attach伴随着核心网处默认承载的建立;在无线网部分,LTE的attach与3G 的类似,完成相同的功能,而在核心网部分,除荐权、身份验证、用户注册以外,LTE还包含默认承载的建立,而3G中没有;

detach过程UE/MME/SGSN/HSS均可发起detach过程;另外,若网络侧长时间没有获得UE的信息,则会发起隐式的Detach过程,即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UE。

(三)Attach过程

由于出发Attach流程的情景比较多,此处仅以最简单的UE开机Attach过程为例。1、信令流程图

2、流程说明:

1处在RRC_IDLE态的UE进行Attach过程,首先发起随机接入过程,即MSG1消息;

2eNB检测到MSG1消息后,向UE发送随机接入响应消息,即MSG2消息;

3UE收到随机接入响应后,根据MSG2的TA调整上行发送时机,向eNB发送RRCConnectionRequest消息;

4eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息,包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息;

5UE完成SRB1承载和无线资源配置,向eNB发送RRCConnectionSetupComplete 消息,包含NAS层Attach request信息;

6eNB选择MME,向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息,包含NAS层Attach request消息;

7MME向eNB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息,请求建立默认承载,包含NAS层Attach Accept、Activate default EPS bearer context request消息;

8eNB接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息,如果不包含UE能力信息,则eNB向UE发送UECapabilityEnquiry消息,查询UE能力;

9UE向eNB发送UECapabilityInformation消息,报告UE能力信息;

10eNB向MME发送UE CAPABILITY INFO INDICATION消息,更新MME的UE 能力信息;

11eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中UE支持的安全信息,向UE发送

SecurityModeCommand消息,进行安全激活;

12UE向eNB发送SecurityModeComplete消息,表示安全激活完成;

13eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中的ERAB建立信息,向UE 发送RRCConnectionReconfiguration消息进行UE资源重配,包括重配SRB1和无线资源配置,建立SRB2、DRB(包括默认承载)等;

14UE向eNB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息,表示资源配置完成;

15eNB向MME发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE响应消息,表明UE上下文建立完成;

16UE向eNB发送ULInformationTransfer消息,包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息;

17eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息,包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息。

(四)Detach过程

1、信令流程图

1连接态UE发起Detach信令流程图

2连接态MME发起Detach信令流程图

2、流程说明

<注意:此处以连接态UE发起Detach流程为例进行说明,MME发起的Detach过程与UE发起的类似,只是Detach Request由MME发起>

1处在RRC_CONNECTED态的UE进行Detach过程,向eNB发送UL NAS Transfer 消息,包含NAS层Detach request信息;

2eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息,包含NAS层Detach request信息;

3MME向Serving-GW发送Delete Session Request,以删除EPS承载;

4Serving-GW向MME发送Delete Session Response,以确认EPS承载删除;

5MME向基站发送下行直传DOWNLINK NAS TRANSPORT消息,包含NAS层Detach accept消息;

6eNB向UE发送DLInformationTransfer消息,包含NAS层Detach accept消息;

7MME向eNB发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息,请求eNB释放UE 上下文信息;

8eNB接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息,向UE发送RRCConnectionRelease消息,释放RRC连接;

9eNB释放UE上下文信息,向MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息进行响应。

(五)补充

1、信令无线承载(SRB:Signalling Radio Bearer)

与RRC连接相关的一个概念是信令无线承载(SRB:Signalling Radio Bearer),其含义是专用于RRC消息及与RRC相关的NAS消息传输的无线承载。LTE系统中定义了3个信令无线承载,分别是SRB0、SRB1、SRB2,其建立和作用如下:

1SRB0:在UE完成小区驻留后就建立,用于承载CCCH上的RRC消息,这些消息用于RRC连接建立过程或者RRC连接重建立过程;

2SRB1:在UE收到eNode B的RRC Connection Setup信令后建立,用于承载DCCH 上的RRC消息,在SRB2建立前,也用于承载NAS消息;

3SRB2:在eNode B向UE发送RRC Connection Reconfigration信令后建立(此时网络已经处于安全激活状态,只有这样才能建立和使用SRB2),用于承载DCCH上的NAS消息,SRB2的优先级低于SRB1

2、数据无线承载(DRB:Data Radio Bearer)

主要作用是在UE和ENodeB之间传输E_RAB数据包。

3、说明

1SRB0使用:rrcConnectionReqest是在SRB0上传输的,SRB0一直存在,用来传输映射到CCCH的RRC信令。其中UE-Identity的目的是为了底层随机接入的竞争消除。它可以是S-TMSI,也可以是UE生成的随机数。在InitialEPSAttach的过程中,UE还没有获得S-TMSI,因此包含了一个40位的随机值。NAS层通过establishmentCause指明连接的原因。

2SRB1建立:通过底层的竞争接入冲突解决机制,UE接收到NodeB的rrcConnectionSetup信令,建立了UE与ENodeB之间的SRB1,NodeB为SRB1配置RLC 层和逻辑层信道的属性。ENodeB还可以在此信令中对MAC层和物理层进行配置,如果NodeB没有对此进行配置,36.331中定义了MAC层和物理层的缺省值。UE收到NodeB 的rrcConnectionSetup信令后,UE和NodeB之间的SRB1就建立起来了。

3SRB1使用:在UE接收到RRCConnectionSetup消息后,向NodeB发送一个RRCConnectionSetupComplete消息。其中,selectedPLMN-Identity表示UE选中的PLMN 在SIB1中广播的PLMN List中的序号值。RRCConnectionSetupComplete消息中的dedicatedInfoNAS包含了NAS层的信令,在EUTRAN中UE的初始接入过程中,NAS层信令通常是EMM层的AttachRequest消息和ESM层的PDNConnectivityRequest消息。

4SRB2和DRB建立:eNodeB接收到MME的消息后,与UE进行AS层的安全层信令交互以及UE能力查询的过程(见另外的文章)。eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息,建立SRB2和DRB,同时根据缺省的EPS Bearer的QoS属性以及UE的能力对DRB的RLC及MAC、PHY层属性进行配置。在此消息里,如果NAS层的安全已经建立起来,还将携带经过安全保护的NAS层PDU,包括EMM的Attach Accept消息和ESM层的Activate Default EPS Bear Request消息。在ESM消息中,包含了Default EPS的QoS信息,APN,分配给UE的IP地址等。

5SRB2和DRB建立确认:UE通过SRB1返回RRCConnectionReconfigurationComplete 消息给eNodeB,确认SRB2和DRB的成功建立。eNodeB接收到此消息后,分配下行方向的GTP-U FTEID,返回Initial Context Setup Response消息给MME。

6SRB2使用:UE向eNodeB发送ULinformationTransfer消息,其中包含NAS层PDU 包含EMM层的AttachComplete和ESM层的Activate Default EPS Bear Context Accept消息。

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